Способ термоциклической обработки белого чугуна

Способ термоциклической обработки белого чугуна

Реферат

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, в частности к технологии термической обработки белого чугуна, и может быть использовано для снижения коэффициента линейного расширения чугунных изделий.

Известен способ термоциклической обработки чугуна, заключающийся в многократном нагреве до 980-1050°С с промежуточными охлаждениями на воздухе до 600-650°С и окончательным охлаждением на воздухе. Применение такой технологии термической обработки белого чугуна направлено на ускорение распада первичного цементита в чугуне с ледебуритной механической основой [1]. Недостатком этого способа является то, что происходит распад цементита с образованием свободного углерода. Это снижает твердость и износостойкость, что в большинстве случаев является нежелательным явлением, и увеличивает коэффициент линейного расширения.

Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому является способ термоциклической обработки белого чугуна, заключающийся в многократном нагреве до 1070-1120°С, охлаждении до 750-850°С с выдержками при этих температурах 1-3 мин и окончательном охлаждении на воздухе [2].

Недостатком этого способа является нагрев до высоких температур (1070-1120°С), при которых возможно развитие графитизации, и отсутствие снижения коэффициента линейного расширения.

Задачей изобретения является снижение коэффициента линейного расширения при температурах испытания 100-150°С, что необходимо для сплавов различного назначения, например для сплавов, используемых в приборной и космической технике.

Для решения поставленной задачи разработан способ термоциклической обработки белого чугуна, включающий многократный нагрев до температуры выше Ac₁ и охлаждение, при этом в каждом цикле чугун нагревают до 900-950°С с выдержкой 0,5-1 ч, а охлаждение проводят в кипящую воду, количество циклов до 3.

Многократная термоциклическая обработка белого чугуна в интервале температур 900-950°С с выдержками 0,5-1,0 ч при этих температурах и последующее охлаждение в кипящую воду приводит к частичному разложению цементита, образованию легированного аустенита и распаду его при охлаждении в кипящую воду, что обеспечивает значительное понижение коэффициента линейного расширения чугуна при температурах 100-150°С.

При этом оптимальное число циклов составляет 1-3, поскольку дальнейшее увеличение приводит к повышению значений коэффициента линейного расширения и устранению эффекта снижения КЛР в интервале 100-150°С.

На чертеже представлены значения КЛР после термообработки, проводимой по известному и предлагаемому способам.

Пример. На оптическом дифференциальном дилатометре Шевенара проводился анализ изменений коэффициента линейного расширения опытных образцов из белого чугуна. Белый чугун получен из передельного чугуна марки П1 производства ОАО «ЗСМК» с помощью разработанных модификаторов. Образцы подвергались термоциклической обработке, заключающейся в нагреве до 900°С с выдержкой 0,5-1 ч, промежуточным и окончательным охлаждением в кипящую воду.

Для получения сравнительных данных параллельно проводили обработку по известному способу. Результаты приведены в таблице и на чертеже.

Предлагаемый способ может быть использован для изготовления изделий в приборной технике.

Источники информации

1. А.с. СССР №460307, кл. С21Д 5/04, 1973.

2. А.с. СССР №863675, кл. С21Д 5/04, 1981.

Режим обработки	Коэффициент линейного расширения α×106, град-1, при температуре испытания, °С
50	100	150	200	250	300	350	400	450
Без обработки	6,97	7,12	6,49	11,62	13,71	14,42	14,40	14,56	13,68
Известный способ:
обработка в интервале температур от 1090°С до 810°С, 3 раза, длительность изотермических	9,77	7,18	8,50	12,66	10,06	13,02	13,50	14,70	15,20
выдержек 3 мин с охлаждением на воздухе
Предлагаемый способ:	6,54	5,90	3,47	6,07	11,40	15,70	13,36	10,42	11,07
900°С, выдержка 0,5 ч., кипящая вода, 1 цикл
920°С, выдержка 1,0 ч., кипящая вода, 2 цикла	6,97	3,81	5,63	17,01	12,59	8,36	9,22	11,73	14,10
950°С, выдержка 0,5 ч., кипящая вода, 3 цикла	5,10	3,70	2,84	9,15	13,93	14,65	11,52	10,25	11,37

Способ термоциклической обработки белого чугуна, включающий многократный нагрев до температуры выше Aс₁ и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев в каждом цикле ведут до 900-950°С с выдержкой 0,5-1,0 ч, а охлаждение проводят в кипящей воде, при этом количество циклов устанавливают до трех.